面向工业应用举重任务的智能纺织驱动式软脊柱外骨骼服

工作相关肌肉骨骼疾病通常由重复举重引起，使其成为职业健康中的一个重要问题。尽管可穿戴辅助设备已成为减轻背部疼痛风险的常态，但大多数脊柱辅助设备仍具有部分刚性结构，影响了用户的舒适度和灵活性。本文通过提出一种智能纺织驱动的脊柱辅助机器人外骨骼服（SARE）来解决这一问题，该外骨骼服能够与背部无缝贴合而不阻碍用户运动，且极其轻便。SARE可以辅助人类竖脊肌完成几乎无限自由度的任何动作。为了检测脊柱上的应变并自动控制智能纺织品，使用了一种以流体压力作为传感元件的软针织传感器。该新设备在人类受试者中进行了实验验证，在有负载和无负载条件下，它分别将腰椎竖脊肌的峰值肌电图（EMG）信号降低了约32%和约22%。此外，在有负载条件下，积分肌电图降低了约24.2%，在无负载条件下降低了约23.6%。总之，这种人工肌肉可穿戴设备代表了一种解剖学解决方案，可降低与重复举重任务相关的肌肉拉伤风险、代谢能量消耗和背部疼痛。